DE10334116A1 - Radiation system, radiation process, heat buffer, semiconductor module, heat distribution device and substrate - Google Patents

Radiation system, radiation process, heat buffer, semiconductor module, heat distribution device and substrate Download PDF

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Kyoichi Kariya Kinoshita
Takashi Kariya Yoshida
Tomohei Kariya Sugiyama
Hidehiro Kariya Kudo
Eiji Kariya Kono
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Abstract

Ein Abstrahlungssystem beinhaltet einen Hochtemperaturkörper als Wärmequelle, einen Empfänger mit dem darauf angebrachten Hochtemperaturkörper und einen Wärmepuffer. Der Empfänger empfängt Wärme von dem Hochtemperaturkörper. Der Wärmepuffer ist zumindest zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger zwischengelagert, um eine Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkörper zu dem Empfänger zu puffern, er beinhaltet eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie eine an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordneten und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergrabenen Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit, und er umfasst einen ersten Verbindungsbereich bezüglich des Hochtemperaturkörpers und einen zweiten Verbindungsbereich bezüglich des Empfängers. Der zweite Verbindungsbereich ist ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich. Die Wärme von dem Hochtemperaturkörper wird durch den Empfänger abgestrahlt oder mittels des Empfängers abgestrahlt. Somit kann die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger minimiert werden.A radiation system includes a high-temperature body as a heat source, a receiver with the high-temperature body attached to it and a heat buffer. The receiver receives heat from the high temperature body. The heat buffer is at least temporarily stored between the high-temperature body and the receiver in order to buffer heat transfer from the high-temperature body to the receiver, it includes a device with high thermal conductivity and a device arranged at a position facing the high-temperature body and buried in the device with high thermal conductivity low expansion capability, and includes a first connection area with respect to the high temperature body and a second connection area with respect to the receiver. The second connection area is more extensive than the first connection area. The heat from the high temperature body is radiated by the receiver or radiated by the receiver. Thus, the difference in thermal expansion between the high temperature body and the receiver can be minimized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlungssystem, ein Strahlungsverfahren und einen Wärmepuffer, die thermische Verspannungen abbauen, welche erzeugt werden, wenn Wärme von Hochtemperaturkörpern zu Empfängern übertragen wird. Somit ist es dem Strahlungssystem, dem Strahlungsverfahren und dem Wärmepuffer möglich, eine stabile Platinenanbringung für die Hochtemperaturkörper und Empfänger sicherzustellen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Halbleitermodule, Wärmeverteilungseinrichtungen und Substrate, die Anwendungsformen des Strahlungssystems, des Strahlungsverfahrens und des Wärmepuffers sind.The invention relates to a radiation system Radiation process and a heat buffer, reduce the thermal stresses that are generated when Warmth of High-temperature bodies transmitted to recipients becomes. So it is the radiation system, the radiation process and the heat buffer possible, a stable board attachment for the high temperature body and receiver sure. About that the invention also relates to semiconductor modules and heat distribution devices and substrates, the application forms of the radiation system, the radiation method and the heat buffer are.

Viele Komponententeile werden im Betrieb auf hohe Temperaturen erwärmt. Vom Standpunkt des Wärmewiderstandes gesehen ist es nötig, die Komponententeile mit einer angemessenen Abstrahlung zu versehen. Insbesondere elektrische Anwendungen und elektronische Anwendungen umfassen Vorrichtungen, deren Betriebstemperaturbereiche streng reguliert sind. Folglich ist es bei den elektrischen Anwendungen und den elektronischen Anwendungen wichtig, die Vorrichtungen mit einer Abstrahlung zu versehen. Nachstehend wird die Abstrahlung unter Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben, welches ein Halbleitermodul ist, bei dem Halbleitervorrichtungen auf einem Substrat angeordnet sind.Many component parts are in the Operation warmed to high temperatures. From the standpoint of thermal resistance seen it is necessary to provide the component parts with an adequate radiation. In particular electrical applications and electronic applications include devices whose operating temperature ranges are strict are regulated. Hence it is in the electrical applications and the electronic applications important to using the devices to provide a radiation. Below is the radiation described with reference to an example which is a semiconductor module is arranged in the semiconductor devices on a substrate are.

In Abhängigkeit von der Verwendung von Halbleitermodulen erzeugen Halbleitervorrichtungen üblicherweise Wärme, wobei sie hohe Temperaturen vorweisen. Um sicherzustellen, dass die Halbleitervorrichtungen stabil arbeiten, ist es unerlässlich, eine effiziente Abstrahlung bereitzustellen.Depending on the use of semiconductor modules typically produce semiconductor devices Warmth, showing high temperatures. To ensure, that the semiconductor devices work stably, it is essential to provide efficient radiation.

Bis jetzt wurde durch Halbleitervorrichtung erzeugte Wärme abgestrahlt, indem Halbleitervorrichtungen auf Substraten mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit befestigt wurden, und Wärmesenken auf den Substraten angeordnet wurden. Mit der Verkleinerung der Halbleiter steigt jedoch ihre Integration, und darüber hinaus wird eine derartige Abstrahlung wichtiger, umso größer die Größenordnung der in den Halbleitervorrichtungen fließenden Ströme ist.So far, has been produced by semiconductor device Radiated heat, by semiconductor devices on substrates with high thermal conductivity were attached, and heat sinks were arranged on the substrates. With the downsizing of the Semiconductors, however, are increasing their integration, and beyond such a radiation becomes more important, the greater the Magnitude of the currents flowing in the semiconductor devices.

Im Übrigen zeigen Silizium umfassende Halbleitervorrichtungen einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten wie etwa einige wenige ppm/°C. Wenn andererseits bei den Substraten, auf denen die Halbleiter angebracht werden, bei Untersuchungen Metalle wie etwa Kupfer in der Oberfläche vorliegen, zeigen sie einen größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten wie etwa über zehn ppm/°C. Wenn also die Halbleitervorrichtungen und Substrate durch ein Lötmittel unmittelbar miteinander verbunden werden, treten folglich derartige Fehler auf, dass die Halbleitervorrichtungen sich von den Substraten aufgrund der Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten lösen.Incidentally, semiconductor devices comprising silicon are shown a small coefficient of linear expansion, such as some a few ppm / ° C. If, on the other hand, the substrates on which the semiconductors are attached If there are metals such as copper in the surface during investigations, show a larger linear Expansion coefficients such as over ten ppm / ° C. So if the semiconductor devices and substrates by a solder are directly connected to each other, consequently occur Failure to cause the semiconductor devices to separate from the substrates solve the difference between the linear expansion coefficients.

Um die Wärmedurchlässigkeit (oder Abstrahlungseigenschaft) von den Halbleitervorrichtungen zu den Substraten sowie die stabile Befestigungsbefähigung (oder Verbindungsbefähigung) der Halbleitervorrichtungen bezüglich der Substrate sicher zu stellen, werden Wärmeverteilungseinrichtungen mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sowie einer geringen Ausdehnungsfähigkeit vorgeschlagen, um diese zwischen die Halbleiter und Substrate anzuordnen. Die Druckschrift JP-A-2000-77 582 sowie die Druckschrift JP-A-63-20 448 offenbaren beispielsweise Wärmeverteilungseinrichtungen. Die erstgenannte Veröffentlichung offenbart eine Wärmeverteilungseinrichtung, die einen aus Kupfer zusammengesetzten und in der Mitte angeordneten Kern mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sowie einen aus einer Invar-Legierung mit einer geringen Ausdehnbarkeit zusammengesetzten und den äußeren Rand des Kerns umgebenden Rahmen umfasst. Die zuletzt genannte Veröffentlichung offenbart eine Wärmeverteilungseinrichtung, bei der eine Invar-Legierung mit einer geringen Ausdehnbarkeit von Kupfer mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit umgeben ist, was konträr zu der erstgenannten Veröffentlichung ist.To the heat permeability (or radiation property) from the semiconductor devices to the substrates as well as the stable fixing ability (or connection qualification) of semiconductor devices to ensure the substrates become heat distribution devices with a high thermal conductivity as well as low expansion capability are proposed to this to be placed between the semiconductors and substrates. The publication JP-A-2000-77 582 and JP-A-63-20 448 disclose for example heat distribution devices. The first publication discloses a heat distribution device, the one composed of copper and arranged in the middle Core with high thermal conductivity and one composed of an Invar alloy with a low expandability and the outer edge of the core surrounding frame. The last mentioned publication discloses a heat distribution device, in which an Invar alloy with a low extensibility of Copper with a high thermal conductivity is what is contrary to the first mentioned publication is.

Bei der Druckschrift JP-A-2000-77 582 verhindert der Rahmen (d.h. die Invar-Legierung) eine thermische Ausdehnung des Kerns (d.h. des Kupfers). Folglich kann es vorkommen, dass die Verbindungsoberflächen des Kerns, die mit den Halbleitervorrichtungen und dem Substrat verbunden sind, in den Vertikalrichtungen anschwellen. Folglich kann die Wärmeverteilungseinrichtung nicht in der Lage sein, die Anhaftung zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Substrat sicher zu stellen. Es können schließlich derartige Fehler auftreten, dass die Halbleitervorrichtungen sich von den Substraten ablösen.JP-A-2000-77 582 the frame (i.e. the Invar alloy) prevents thermal Expansion of the core (i.e. copper). As a result, that the connection surfaces of the core, that with the semiconductor devices and the substrate are connected, swell in the vertical directions. consequently can the heat distribution device unable to adhere between the semiconductor device and to ensure the substrate. Eventually such errors can occur that the semiconductor devices detach from the substrates.

Es scheint, dass die in der Druckschrift JP-A-63-20 448 offenbarte Wärmeverteilungseinrichtung nicht an diesem Nachteil leidet, und sie ist im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit, den Wärmediffusionseffekt und die Verbindungsbefähigung gut. Ungeachtet der Leistungsfähigkeit der Wärmeverteilungseinrichtung an sich ist bei Untersuchung der in der Veröffentlichung offenbarten Wärmeverteilungseinrichtung bezüglich des Verbindungszusammenhangs zwischen den Wärmeverteilungseinrichtungen, den Halbleitervorrichtungen und dem Substrat ersichtlich, dass die gegenüberliegenden Oberflächen der Wärmeverteilungseinrichtungen mit den Halbleitervorrichtungen und dem Substrat auf dieselbe Weise verbunden sind. Im Einzelnen unterscheidet sich der Verbindungsbereich zwischen den Halbleitervorrichtungen und den Wärmeverteilungseinrichtungen wenig von dem Verbindungsbereich zwischen dem Substrat und den Wärmeverteilungseinrichtungen.It appears that the JP-A-63-20 448 disclosed heat spreader does not suffer from this disadvantage and it is in terms of thermal conductivity, the heat diffusion effect and connectivity Good. Regardless of performance the heat distribution device is in itself when examining the heat distribution device disclosed in the publication in terms of the connection between the heat distribution devices, the semiconductor devices and the substrate can be seen that the opposite surfaces of the heat distribution devices with the semiconductor devices and the substrate in the same way are connected. The connection area differs in detail between the semiconductor devices and the heat distribution devices little of the connection area between the substrate and the heat distributors.

Wenn jedoch die Tatsache beachtet wird, dass sich der lineare Ausdehnungskoeffizient von Halbleitervorrichtungen von dem der Substrate von Natur aus unterscheidet, kann nicht notwendigerweise endgültig ausgesagt werden, dass es vernünftig ist, Wärmeverteilungseinrichtungen mit Halbleitervorrichtungen sowie mit Substraten auf dieselbe Weise zu verbinden, wenn dies von dem Standpunkt der Befestigungsbefähigung der Halbleitervorrichtungen bezüglich der Substrate gesehen wird.However, if the fact is taken into account that the coefficient of linear expansion of Semiconductor devices by nature from that of the substrates cannot necessarily be definitively said that it is reasonable to connect heat distributors to semiconductor devices as well as to substrates in the same way when viewed from the standpoint of the semiconductor device mounting ability with respect to the substrates.

Die Erfindung erfolgte in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände. Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abstrahlungssystem, ein Abstrahlungsverfahren sowie einen Wärmepuffer bereitzustellen, welche die Verbindungsbefähigung (oder Befestigungsbefähigung) zwischen Halbleitermodulen sicherstellen können, nicht aber auf diesen Fall beschränkt sind, und die insbesondere bei Hochtemperaturkörpern und Empfängern anwendbar sind, die Wärme von den Hochtemperaturkörpern empfangen. Darüber hinaus werden Halbleitermodule, Wärmeverteilungseinrichtungen und Substrate bereitgestellt, die das Abstrahlungssystem, das Abstrahlungsverfahren und den Wärmepuffer verwenden.The invention was made in view the circumstances described above. Accordingly, the present Invention the object of a radiation system, a radiation method and a heat buffer to provide which the connection qualification (or fastening qualification) between semiconductor modules, but not on them Case limited are, and which are particularly applicable to high-temperature bodies and receivers are the warmth from the high temperature bodies receive. Beyond that Semiconductor modules, heat distribution devices and substrates provided, the radiation system, the radiation method and the heat buffer use.

Zur Lösung des Problems wurden intensive Studien unternommen. Als Ergebnis dieser Studien wurden die vorstehenden Verbindungsbereiche bei Wärmeverteilungseinrichtungen beispielsweise zwischen dem vorrichtungsseitigen Verbindungsbereich und dem substratseitigen Verbindungsbereich variiert. Dabei ergab sich die vorliegende Erfindung.Intensive studies have been carried out to solve the problem made. As a result of these studies, the above Connection areas in heat distribution devices for example between the device-side connection area and the connection area on the substrate side varies. It resulted the present invention.

(Abstrahlungssystem)(Emission System)

Ein erfindungsgemäßes Abstrahlungssystem umfasst: einen Hochtemperaturkörper, der eine Wärmequelle ist; einen Empfänger mit dem darauf befestigten Hochtemperaturkörper, wobei der Empfänger Wärme von dem Hochtemperaturkörper empfängt; und ein Wärmepuffer, der zumindest zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger zwischengelagert ist, um eine Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkörper an den Empfänger zu puffern; wodurch die Wärme von dem Hochtemperaturkörper durch den Empfänger abgestrahlt wird, oder mittels des Empfängers abgestrahlt wird; wobei der Wärmepuffer eine Einrichtung mit guter Wärmeleitung sowie eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit guter Wärmeleitung vergraben ist; und wobei der Wärmepuffer einen ersten Verbindungsbereich (oder einen hochtemperaturkörperseitigen Verbindungsbereich) bezüglich dem Hochtemperaturkörper sowie einen zweiten Verbindungsbereich (oder empfängerseitigen Verbindungsbereich) bezüglich des Empfängers umfasst, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist. Der zweite Verbindungsbereich kann vorzugsweise insbesondere auf die nachstehend aufgeführte Weise ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich sein. Im Querschnitt des Wärmepuffers kann beispielsweise der Winkel, der durch eine diagonale Linie, die ein Ende des ersten Verbindungsbereichs mit einem Ende des zweiten Verbindungsbereichs verbindet, und eine vertikalen Linie ausgebildet ist, die sich von dem Ende des ersten Verbindungsbereichs zu dem zweiten Verbindungsbereich vertikal erstreckt, vorzugsweise 45° oder größer sein, wie es in 9 dargestellt ist.A radiation system according to the invention comprises: a high-temperature body, which is a heat source; a receiver with the high temperature body mounted thereon, the receiver receiving heat from the high temperature body; and a heat buffer interposed at least between the high temperature body and the receiver to buffer heat transfer from the high temperature body to the receiver; whereby the heat is radiated from the high temperature body by the receiver or is radiated by the receiver; wherein the heat buffer comprises a device with good heat conduction and a device with low expandability, which is arranged at a position facing the high-temperature body and is buried in the device with good heat conduction; and wherein the heat buffer includes a first connection area (or a high temperature body side connection area) with respect to the high temperature body and a second connection area (or receiver side connection area) with respect to the receiver, the second connection area being more extensive than the first connection area. The second connection area can preferably be more extensive than the first connection area, in particular in the manner listed below. In the cross section of the heat buffer, for example, the angle formed by a diagonal line connecting one end of the first connection area to one end of the second connection area and a vertical line extending vertically from the end of the first connection area to the second connection area , preferably 45 ° or larger, as in 9 is shown.

Wenn nachstehend der Hochtemperaturkörper, der Empfänger und der Wärmepuffer als Halbleitervorrichtung, Substrat bzw. Wärmeverteilungseinrichtung betrachtet werden, ist es möglich, das erfindungsgemäße Strahlungssystem als Halbleitermodul zu begreifen. Die Erfindung kann beispielsweise als ein Halbleitermodul betrachtet werden mit: einer Halbleitervorrichtung, die eine Wärmequelle ist; einem Substrat mit der darauf befestigten Halbleitervorrichtung; und einer Wärmeverteilungseinrichtung, die zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Substrat zur Diffusion von Wärme von der Halbleitervorrichtung zum Substrat zwischengelagert ist; wobei die Wärmeverteilungseinrichtung eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, welche an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei die Wärmeverteilungseinrichtung einen ersten Verbindungsbereich (oder einen vorrichtungsseitigen Verbindungsbereich) zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und der Halbleitervorrichtung und bezüglich der Halbleitervorrichtung sowie einen zweiten Verbindungsbereich (oder substratseitigen Verbindungsbereich) zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat und bezüglich dem Substrat aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.If below the high temperature body, the receiver and the heat buffer considered as a semiconductor device, substrate or heat distribution device become, it is possible the radiation system according to the invention to be understood as a semiconductor module. The invention can for example are considered as a semiconductor module with: a semiconductor device, which is a source of heat is; a substrate with the semiconductor device mounted thereon; and a heat distribution device that between the semiconductor device and the substrate for diffusion of warmth is interposed from the semiconductor device to the substrate; the heat distribution device a device with high thermal conductivity as well as a low-expansion facility, which arranged in a position facing the semiconductor device and is buried in the high thermal conductivity device; and the heat distribution device a first connection area (or a device side Connection area) between the heat distribution device and the semiconductor device and with respect to the semiconductor device as well as a second connection area (or substrate-side connection area) between the heat distribution device and the substrate and regarding comprises the substrate, the second connection region being more extensive than the first connection area.

Wenn darüber hinaus der Hochtemperaturkörper, der Empfänger und der Wärmepuffer als Halbleitervorrichtung, Wärmesenke bzw. Substrat betrachtet werden, ist es möglich, das erfindungsgemäße Abstrahlungssystem als Halbleitermodul zu begreifen. Die Erfindung kann beispielsweise als Halbleitermodul betrachtet werden, mit: einer Halbleitervorrichtung, die eine Wärmequelle ist; einer Wärmesenke, die Wärme von dem Halbleiter empfängt; und einem Substrat mit gegenüberliegenden Oberflächen, das mit der Halbleitervorrichtung auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, und das mit der Wärmesenke auf der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen zur Übertragung der Wärme von der Halbleitervorrichtung auf die Wärmesenke verbunden ist; wobei das Substrat eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei das Substrat einen ersten Verbindungsbereich (oder vorrichtungsseitigen Verbindungsbereich) zwischen dem Substrat und der Halbleitervorrichtung und bezüglich der Halbleitervorrichtung sowie einen zweiten Verbindungsbereich (oder wärmesenkenseitigen Verbindungsbereich) zwischen dem Substrat und der Wärmesenke und bezüglich der Wärmesenke aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Furthermore, if the high-temperature body, the receiver and the heat buffer are considered as a semiconductor device, heat sink or substrate, it is possible to understand the radiation system according to the invention as a semiconductor module. For example, the invention can be viewed as a semiconductor module comprising: a semiconductor device that is a heat source; a heat sink that receives heat from the semiconductor; and an opposing surface substrate connected to the semiconductor device on one of the opposing surfaces and connected to the heat sink on the other of the opposing surfaces for transferring the heat from the semiconductor device to the heat sink; wherein the substrate comprises a device with high thermal conductivity and a device with low expandability, which on a semiconductor device facing Positioned and buried in the device with high thermal conductivity; and wherein the substrate has a first connection area (or device side connection area) between the substrate and the semiconductor device and with respect to the semiconductor device and a second connection area (or heat sink connection area) between the substrate and the heat sink and with respect to the heat sink, the second connection area being more extensive than that first connection area is.

Wenn ferner der Hochtemperaturkörper, der Empfänger und der Wärmepuffer als Substrat, Wärmesenke bzw. Wärmeverteilungseinrichtung betrachtet werden, ist es möglich, das erfindungsgemäße Abstrahlungssystem als Halbleitermodul zu begreifen. Die Erfindung kann beispielsweise als Halbleitermodul betrachtet werden, mit: einem Substrat, das eine Wärmequelle ist; einer Wärmesenke, die Wärme von dem Substrat empfängt; und einer Wärmeverteilungseinrichtung mit gegenüberliegenden Oberflächen, die mit dem Substrat auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, und die mit der Wärmesenke mit der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen zur Übertragung der Wärme von dem Substrat auf die Wärmesenke verbunden ist; wobei die Wärmeverteilungseinrichtung eine Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und eine Einrichtung mit einer geringen Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer dem Substrat zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei die Wärmeverteilungseinrichtung einen ersten Verbindungsbereich (oder substratseitigen Verbindungsbereich) zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat und bezüglich dem Substrat sowie einen zweiten Verbindungsbereich (oder wärmesenkenseitigen Verbindungsbereich) zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und der Wärmesenke und bezüglich der Wärmesenke aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.If further the high temperature body, the receiver and the heat buffer as a substrate, heat sink or heat distribution device be considered, it is possible the radiation system according to the invention to be understood as a semiconductor module. The invention can for example be considered as a semiconductor module with: a substrate that a source of heat is; a heat sink, the heat receives from the substrate; and a heat distribution device with opposite surfaces that bonded to the substrate on one of the opposite surfaces and the one with the heat sink with the other of the opposite surfaces for transmission of warmth from the substrate to the heat sink connected is; wherein the heat distribution device a Device with a high thermal conductivity and includes a low expansion facility attached to a the substrate facing position arranged and in the device with high thermal conductivity is buried; and wherein the heat distribution device a first connection area (or substrate-side connection area) between the heat distribution device and the substrate and with respect the substrate and a second connection region (or heat sink side Connection area) between the heat distribution device and the heat sink and regarding the heat sink The second connection area is more extensive than that first connection area is.

(Abstrahlungsverfahren)(Irradiation method)

sDie vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Abstrahlungssystem beschränkt, sondern kann als Abstrahlungsverfahren begriffen werden. Die Erfindung kann beispielsweise als Abstrahlungsverfahren zum Abstrahlen von Wärme von einem Hochtemperaturkörper als Wärmequelle durch einen Empfänger mit dem darauf angebrachten Hochtemperaturkörper betrachtet werden, wobei der Empfänger die Wärme von dem Hochtemperaturkörper empfängt oder die Wärme mittels des Empfängers abstrahlt, das Abstrahlungsverfahren umfasst dabei die Schritte: Herstellen eines zumindest zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger zwischengelagerten Wärmepuffers, um die Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkörper zu dem Empfänger zu puffern, wobei der Wärmepuffer eine Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und eine Einrichtung mit einer geringen Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei der Wärmepuffer einen ersten Verbindungsbereich (oder hochtemperaturkörperseitigen Verbindungsbereich) bezüglich des Hochtemperaturkörpers sowie einen zweiten Verbindungsbereich (oder empfängerseitigen Verbindungsbereich) bezüglich des Empfängers umfasst, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.The present invention is not limited to the radiation system according to the invention described above, but can be understood as a radiation process. The invention can for example as a radiation method for radiating heat from a high temperature body as a heat source by a recipient with the high-temperature body attached to it, where the recipient the warmth of the high temperature body receives or the heat by means of the receiver emits, the radiation process comprises the following steps: Producing one at least between the high temperature body and the recipient intermediate heat buffer, about heat transfer from the high temperature body to the recipient to buffer, the heat buffer a device with a high thermal conductivity and a device with low expansion capacity comprises, which are arranged at a position facing the high-temperature body and is buried in the device with high thermal conductivity; and being the heat buffer a first connection area (or high temperature body side Connection area) of the high temperature body as well as a second connection area (or receiver side Connection area) with respect to the receiver , wherein the second connection area is more extensive than that first connection area is.

(Wärmepuffer)(Heat buffer)

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Abstrahlungssystem beschränkt, sondern es ist weiterhin möglich, die Erfindung als Wärmepuffer zu begreifen. Die Erfindung kann beispielsweise als Wärmepuffer betrachtet werden, der zumindest zwischen einem Hochtemperaturkörper als Wärmequelle und einem Empfänger mit dem darauf angebrachten Hochtemperaturkörper zwischengelagert ist, wobei der Empfänger Wärme von dem Hochtemperaturkörper empfängt, um die Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkörper zum Empfänger zu puffern, wobei der Wärmepuffer eine Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit einer geringen Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei der Wärmepuffer einen ersten Verbindungsbereich (oder hochtemperaturkörperseitigen Verbindungsbereich), der bezüglich dem Hochtemperaturkörper angeordnet ist, sowie einen zweiten Verbindungsbereich (oder empfängerseitigen Verbindungsbereich) umfasst, der bezüglich dem Empfänger angeordnet ist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.The invention is not based on the above radiation system according to the invention limited, but it is still possible the invention as a heat buffer understand. The invention can be used, for example, as a heat buffer be considered as at least between a high temperature body heat source and a receiver with the high-temperature body attached to it temporarily stored, where the receiver heat from the high temperature body receives to the heat transfer from the high temperature body to the recipient to buffer, the heat buffer a device with a high thermal conductivity and a device with little expandability comprises, which are arranged at a position facing the high-temperature body and is buried in the high thermal conductivity device; and being the heat buffer a first connection area (or high temperature body side Connection area) related to the High temperature body is arranged, and a second connection area (or receiver side Connection area) includes, which is arranged with respect to the receiver , the second connection area being more extensive than the first Connection area is.

Wenn nachstehend der Hochtemperaturkörper und der Empfänger als Halbleitervorrichtung bzw. Substrat betrachtet werden, ist es möglich, den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmepuffer als Wärmeverteilungseinrichtung zu begreifen. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise als Wärmeverteilungseinrichtung betrachtet werden, die zwischen einer Halbleitervorrichtung als Wärmequelle und einem Substrat mit der darauf befestigten Halbleitervorrichtung zwischengelagert ist, um Wärme von der Halbleitervorrichtung zum Substrat zu diffundieren, wobei die Wärmeverteilungseinrichtung eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei die Wärmeverteilungseinrichtung einen ersten Verbindungsbereich (oder vorrichtungsseitigen Verbindungsbereich) zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und der Halbleitervorrichtung und bezüglich der Halbleitervorrichtung sowie einen zweiten Verbindungsbereich (oder substratseitigen Verbindungsbereich) zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat und bezüglich dem Substrat aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.If the high-temperature body and the receiver are considered below as a semiconductor device or substrate, it is possible to understand the heat buffer according to the invention described above as a heat distribution device. For example, the present invention may be viewed as a heat distribution device interposed between a semiconductor device as a heat source and a substrate with the semiconductor device mounted thereon to diffuse heat from the semiconductor device to the substrate, the heat distribution device being a device with high thermal conductivity and a device with low Expandability comprises, which are arranged at a position facing the semiconductor device and in the device is buried with high thermal conductivity; and wherein the heat distribution device has a first connection area (or device-side connection area) between the heat distribution device and the semiconductor device and with respect to the semiconductor device, and a second connection area (or substrate-side connection area) between the heat distribution device and the substrate and with respect to the substrate, the second connection area being more extensive than that first connection area is.

Wenn ferner der Hochtemperaturkörper und der Empfänger als Halbleitervorrichtung bzw. Wärmesenke betrachtet werden, ist es möglich, den vorliegend beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmepuffer als Substrat zu begreifen. Die Erfindung kann beispielsweise als Substrat mit gegenüberliegenden Oberflächen begriffen werden, das mit einer Halbleitervorrichtung als Wärmequelle auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, und das mit einer Wärmesenke auf der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, die Wärme von der Halbleitervorrichtung zum Übertragen der Wärme von der Halbleitervorrichtung zur Wärmesenke empfängt, wobei das Substrat eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit und eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei das Substrat einen ersten Verbindungsbereich (oder einen vorrichtungsseitigen Verbindungsbereich) zwischen dem Substrat und der Halbleitervorrichtung und bezüglich der Halbleitervorrichtung sowie einen zweiten Verbindungsbereich (wärmesenkenseitigen Verbindungsbereich) zwischen dem Substrat und der Wärmesenke und bezüglich der Wärmesenke aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Further, when the high temperature body and the receiver as a semiconductor device or heat sink be considered, it is possible to understand the heat buffer according to the invention described here as a substrate. The invention can be understood, for example, as a substrate with opposing surfaces with a semiconductor device as a heat source on one of the opposite surfaces is connected, and that with a heat sink on the other of the opposite surfaces is connected to the heat of the semiconductor device for transmission of warmth receives from the semiconductor device to the heat sink, wherein the substrate is a device with high thermal conductivity and a device with little expandability comprises at a position facing the semiconductor device arranged and buried in the device with high thermal conductivity; and wherein the substrate has a first connection region (or a device-side Connection area) between the substrate and the semiconductor device and regarding the semiconductor device and a second connection region (Heat sink side Connection area) between the substrate and the heat sink and regarding the heat sink The second connection area is more extensive than the first Connection area is.

Wenn darüber hinaus der Hochtemperaturkörper und der Empfänger als Substrat bzw. Wärmesenke betrachtet werden, ist es möglich, den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmepuffer als Wärmeverteilungseinrichtung zu begreifen. Die Erfindung kann beispielsweise als eine Wärmeverteilungseinrichtung mit gegenüberliegenden Oberflächen betrachtet werden, die mit einem Substrat als Wärmequelle auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, und die mit einer Wärme von dem Substrat empfangenden Wärmesenke auf der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, um die Wärme von dem Substrat auf die Wärmesenke zu übertragen, wobei die Wärmeverteilungseinrichtung eine Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit einer geringen Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei die Wärmeverteilungseinrichtung einen ersten Verbindungsbereich (oder substratseitigen Verbindungsbereich) zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat und bezüglich dem Substrat sowie einen zweiten Verbindungsbereich (oder wärmesenkenseitigen Verbindungsbereich) zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und der Wärmesenke und bezüglich der Wärmesenke aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.If, in addition, the high temperature body and the recipient as a substrate or heat sink be considered, it is possible the heat buffer according to the invention described above as a heat distribution device to understand. The invention can be used, for example, as a heat distribution device viewed with opposite surfaces with a substrate as a heat source on one of the opposite surfaces is connected, and those receiving heat from the substrate heat sink connected on the other of the opposite surfaces is about the heat from the substrate to the heat sink transferred to, the heat distribution device a device with a high thermal conductivity and a device with a low expansion capacity, arranged at a position facing the semiconductor device and is buried in the high thermal conductivity device; and the heat distribution device a first connection area (or substrate-side connection area) between the heat distribution device and the substrate and with respect the substrate and a second connection region (or heat sink side Connection area) between the heat distribution device and the heat sink and regarding the heat sink The second connection area is more extensive than that first connection area is.

Dabei kann die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Wärmeverteilungseinrichtung eine einfache Wärmediffusionsfunktion aber auch die Funktionen einer Wärmesenke aufweisen. Soweit zutreffend, wird zudem nachstehend eine zwischen einer Halbleitervorrichtung und einem Substrat zwischengelagerte Wärmeverteilungseinrichtung nachstehend mit vorrichtungsseitige Wärmeverteilungseinrichtung bezeichnet, und eine zwischen einem Substrat und einer Wärmesenke zwischengelagerte Wärmeverteilungseinrichtung wird nachstehend mit substratseitige Wärmeverteilungseinrichtung bezeichnet. Zudem kann eine Wärmesenke einfache metallische Platten aufweisen, deren Hauptbestandteil Kupfer oder Aluminium ist. Die Wärmesenke kann die gesamte Umhüllung von Halbleitermodulen wie auch einen Teil der Umhüllung bilden. Darüber hinaus ist es möglich, flüssigkeitsgekühlte Wärmesenken zu verwenden, bei denen ein Kühlmittel (beispielsweise Kühlwasser) gehalten wird oder fließt, um die Kühleffizienz zu verbessern.The one described above can be used Heat distribution device according to the invention a simple heat diffusion function but also the functions of a heat sink exhibit. As far as applicable, there is also an Semiconductor device and a substrate intermediate heat distribution device hereinafter referred to as the device-side heat distribution device, and a heat distribution device interposed between a substrate and a heat sink is referred to below as the substrate-side heat distribution device. It can also be a heat sink have simple metallic plates, the main component of which is copper or is aluminum. The heat sink can wrap the whole of semiconductor modules as well as form part of the envelope. About that furthermore it is possible liquid-cooled heat sinks to use where a coolant (e.g. cooling water) is held or flows around the cooling efficiency to improve.

Zusätzlich werden vorliegend Begriffe wie etwa „befestigt" verwendet. Dabei beschränkt der Begriff jedoch nicht unmittelbar die positionellen Zusammenhänge zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger und dergleichen. Es kommt beispielsweise nicht darauf an, ob der Hochtemperaturkörper und der Empfänger in vertikaler Weise, horizontaler Weise usw. angeordnet sind. Außerdem können zwischengelagerte Objekte zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger vorliegen.In addition, terms are used here how about "attached" used. Limited however, the term does not directly relate to the positional relationships between the high temperature body and the recipient and the same. For example, it does not matter whether the High temperature body and the recipient are arranged vertically, horizontally, etc. In addition, intermediate storage There are objects between the high temperature body and the receiver.

Die vorstehend beschriebenen Halbleitermodule sind einige Beispiele, welche die vorliegende Erfindung beispielhaft verkörpern. Im Einzelnen sind die Halbleitermodule beispielhaft angegeben, bei denen entweder die Wärmeverteilungseinrichtung oder das Substrat als Wärmepuffer verwendet wird. Es ist jedoch möglich, Halbleitermodule und dergleichen zu bilden, indem der vorliegende Wärmepuffer auf eine Vielzahl von Komponenten wie etwa die vorrichtungsseitige Wärmeverteilungseinrichtung, das Substrat und die substratseitige Wärmeverteilungseinrichtung geeignet angewendet wird.The semiconductor modules described above are some examples which exemplify the present invention embody. In detail, the semiconductor modules are given as examples, at which either the heat distribution device or the substrate as a heat buffer is used. However, it is possible Form semiconductor modules and the like by the present heat buffer on a variety of components such as the device side Heat distribution means, the substrate and the substrate-side heat distribution device are suitable is applied.

Nachstehend werden die Betriebsweise und die Vorteile der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben, während ein Halbleiter beispielhaft angegeben wird, bei dem der vorliegende Wärmepuffer als Wärmeverteilungseinrichtung verwendet wird. Bei dem vorliegenden Halbleitermodul, das nicht auf die Wärmeverteilungseinrichtung beschränkt ist, bei der die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit in der Einrichtung mit hoher Leitfähigkeit vergraben ist, werden die jeweiligen Verbindungsbereiche zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Halbleitermodul sowie zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat geeignet angeordnet. Während die Wärmediffusionseigenschaft und die Abstrahlungseigenschaft sichergestellt sind, ist es demzufolge ebenfalls möglich, eine stabilere Befestigungsbefähigung der Halbleitervorrichtung bezüglich des Substrats sicherzustellen. Im Einzelnen ist gemäß vorstehender Beschreibung der substratseitige Verbindungsbereich (oder zweite Verbindungsbereich) ausgedehnter als der vorrichtungsseitige Verbindungsbereich (oder erste Verbindungsbereich). Es ist nicht notwendigerweise genau festgelegt, warum die Anordnung die Befestigungsbefähigung der Halbleitervorrichtung bezüglich des Substrats weiter stabilisiert. Es wird jedoch von folgendem ausgegangen.The operation and advantages of the present invention will be described below in detail while exemplifying a semiconductor in which the present heat buffer is used as a heat distribution device. In the present semiconductor module, which is not limited to the heat distribution device, in the the device with low expansion capacity is buried in the device with high conductivity, the respective connection areas between the heat distribution device and the semiconductor module and between the heat distribution device and the substrate are suitably arranged. Accordingly, while the thermal diffusion property and the radiation property are ensured, it is also possible to ensure a more stable mounting ability of the semiconductor device with respect to the substrate. Specifically, as described above, the substrate-side connection area (or second connection area) is more extensive than the device-side connection area (or first connection area). It is not necessarily specified why the arrangement further stabilizes the mounting ability of the semiconductor device with respect to the substrate. However, the following is assumed.

Dabei wird zur Vereinfachung der Beschreibung ein Fall beispielhaft angegeben, bei dem die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit in der Mitte des vertikalen Querschnitts der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist.This will simplify the Description exemplified a case where the facility with little expandability in the middle of the vertical cross section of the device with high thermal conductivity is buried.

Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Halbleitervorrichtungen ist im Allgemeinen klein und die Größenordnung der Wärmeausdehnung ist ebenfalls gering. Andererseits weisen Substrate mit darauf befestigten Halbleitern Metalle wie etwa Kupfer zumindest benachbart zur Oberfläche auf, und der lineare Ausdehnungskoeffizient ist groß, weswegen die Größenordnung der Wärmeausdehnung ebenfalls groß ist. Aufgrund dieser Tatsachen ist es ideal, dass die Größenordnung der Wärmeausdehnung der Wärmeverteilungseinrichtungen nahe bei der von Halbleitervorrichtungen auf der vorrichtungsseitigen Verbindungsoberfläche liegt, und dass die Größenordnung der Wärmeausdehnung nahe bei der von Substraten auf der substratseitigen Verbindungsoberfläche ist, weil die zwischen diesen angeordneten Wärmeverteilungseinrichtungen die lineare Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen ihnen absorbieren und abbauen. Genauer ist es erforderlich, dass die Größenordnung der Wärmeausdehnung auf der vorrichtungsseitigen Verbindungsoberfläche der Wärmeverteilungseinrichtungen vergleichsweise niedrig ist, und dass die Größenordnung der Wärmeausdehnung auf der substratseitigen Verbindungsoberfläche der Wärmeverteilungseinrichtung vergleichsweise groß ist.The coefficient of linear expansion of semiconductor devices is generally small and of the order of magnitude thermal expansion is also low. On the other hand, substrates have attached to them Semiconductors have metals such as copper at least adjacent to the surface, and the coefficient of linear expansion is large, which is why the order of magnitude thermal expansion is also great. Because of these facts, it is ideal that the order of magnitude thermal expansion of the heat distribution devices is close to that of semiconductor devices on the device-side connection surface, and that the order of magnitude thermal expansion is close to that of substrates on the substrate-side connection surface, because the heat distribution devices arranged between them the linear thermal expansion difference absorb and degrade between them. More specifically, it is necessary that the order of magnitude thermal expansion on the device-side connection surface of the heat distribution devices is comparatively low, and that the magnitude of thermal expansion on the substrate-side connection surface of the heat distribution device is comparatively large.

Nachstehend wird der Fall betrachtet, bei dem Halbleitervorrichtungen auf hohe Temperaturen unter Verwendung von Halbleitermodulen erwärmt werden, und die Temperatur der Wärmeverteilungseinrichtungen aus einer Übergangsperiode in eine stabile Periode eintritt. Mit anderen Worten wird der Fall betrachtet, bei dem Wärmeverteilungseinrichtungen eine im Wesentlichen homogene Temperatur als Ganzes zeigen. Wenn bei diesem Beispiel Wärmeverteilungseinrichtungen unabhängig beobachtet werden, scheint es, dass die Größenordnung der Gesamtwärmeausdehnung auf der vorrichtungsseitigen Verbindungsoberfläche sowie auf der substratseitigen Verbindungsoberfläche im Wesentlichen gleich ist, solange die Einrichtung mit dem geringen Ausdehnungskoeffizienten in der Mitte der Einrichtung mit der hohen Wärmeleitfähigkeit vergraben ist. Wenn jedoch die Verteilung der Größenordnungen der lokalen Wärmeausdehnung untersucht wird, sollte die Größenordnung der Wärmeausdehnung der Wärmeverteilungseinrichtungen in der Nähe der Einrichtung mit der geringen Ausdehnungsfähigkeit aufgrund der Einschränkung dieser Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit reduziert sein. Wenn wie bei den vorliegenden Halbleitermodulen Halbleitervorrichtungen mit dem lokalen Bereich der Wärmeverteilungseinrichtungen verbunden werden, wo die Größenordnung der Wärmeausdehnung aufgrund der Beschränkung durch die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit reduziert wird, ist es möglich, die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen den Wärmeverteilungseinrichtungen und den Halbleitervorrichtungen zu reduzieren. Demgegenüber seien Wärmeverteilungseinrichtungen als Ganzes betrachtet, wenn Substrate mit dem breiten Bereich der Wärmeverteilungseinrichtungen verbunden sind, wo die Wärmeverteilungseinrichtungen eine ausgedehnte Wärmeausdehnungsgröße zeigen, dabei ist es möglich, die Wärmeausdehnungsdifferenz an der Verbindungsoberfläche zwischen den Wärmeverteilungseinrichtungen sowie den Substraten zu verringern.Consider the case below using the semiconductor devices at high temperatures are heated by semiconductor modules, and the temperature of the heat distribution devices from a transition period enters a stable period. In other words, the case considered, in which heat distribution devices show a substantially homogeneous temperature as a whole. If in this example heat distribution devices independently be observed, it appears that the magnitude of the total thermal expansion on the device-side connection surface and on the substrate side joint surface is essentially the same as long as the device with the minor Expansion coefficient in the middle of the device with the high thermal conductivity is buried. If, however, the distribution of orders of magnitude of local thermal expansion should be examined, the order of magnitude thermal expansion of the heat distribution devices nearby the facility with limited expandability due to the limitation of this Facility with low expandability may be reduced. If like in the present semiconductor modules with semiconductor devices the local area of heat distribution equipment be connected where the magnitude thermal expansion due to the limitation is reduced by the low expansion facility it possible the difference in thermal expansion between the heat distribution devices and to reduce the semiconductor devices. In contrast Heat distribution facilities considered as a whole when substrates with the wide range of Heat distribution facilities are connected where the heat distribution devices show a large amount of thermal expansion, it is possible the difference in thermal expansion on the connection surface between the heat distribution devices as well as to reduce the substrates.

Vorstehend ist ein Halbleitermodul beschrieben, das den vorliegenden Wärmepuffer als Wärmeverteilungseinrichtung verwendet. Es ist jedoch möglich, anzunehmen, dass ein den vorliegenden Wärmepuffer als Substrat verwendendes Halbleitermodul auf dieselbe Weise arbeitet und Vorteile bewirkt. Darüber hinaus sind die vorliegend beschriebenen Situationen nicht auf Halbleitermodule beschränkt, sondern in ähnlicher Weise auf Dreischichtstrukturen anwendbar, die einen Hochtemperaturkörper, einen Empfänger und einen zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger zwischengelagerten Wärmepuffer umfassen. Zudem ist der Fall beispielhaft angegeben, bei dem die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit in der Mitte der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist, um die Erfindung zu beschreiben. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Je näher beispielsweise die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit bezüglich dem Hochtemperaturkörper (beispielsweise Halbleitervorrichtungen) angeordnet ist, umso mehr nehmen die Wärmeausdehnungsdifferenzen zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Wärmepuffer (beispielsweise Wärmeverteilungseinrichtungen oder Substrate) und zwischen dem Wärmepuffer und dem Empfänger (beispielsweise Substraten oder Wärmesenken) ab.Above is a semiconductor module described that the present heat buffer as a heat distribution device used. However, it is possible to assume that one using the present heat buffer as a substrate Semiconductor module works in the same way and brings advantages. About that in addition, the situations described here are not on semiconductor modules limited, but in a similar way Way applicable to three-layer structures comprising a high temperature body, a receiver and a heat buffer interposed between the high temperature body and the receiver include. In addition, the example is given in which the Low expansion facility in the middle of the facility with high thermal conductivity is buried to describe the invention. of course is the invention is not limited to this arrangement. For example, the closer the facility with little expandability in terms of the high temperature body (for example Semiconductor devices) is arranged, the more increase the thermal expansion differences between the high temperature body and the heat buffer (e.g. heat distribution devices or substrates) and between the heat buffer and the receiver (e.g. Substrates or heat sinks) from.

Soweit die Einrichtung mit dem geringen Ausdehnungskoeffizienten an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordnet ist, kann sie von derselben Größe (oder demselben Umfang) wie die Verbindungsoberfläche des Hochtemperaturkörpers sein, oder es können voneinander verschiedene Größen vorliegen. Darüber hinaus kann die eine und einzige Einrichtung mit geringem Ausdehnungskoeffizienten in der Einrichtung mit der hohen Wärmeleitfähigkeit vergraben sein, oder sie kann in Stücke unterteilt und darin vergraben sein. Zudem ist es möglich, die Größenordnung der Wärmeausdehnung des Wärmepuffers zu steuern, indem nicht nur die Anordnung der Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit in dem Wärmepuffer eingestellt wird, sondern auch indem das Verhältnis der Volumen-Inanspruchnahme der Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit darin eingestellt wird. Wenn beispielsweise das Verhältnis der Volumen-Inanspruchnahme der Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit erhöht wird, ist es möglich, die Größenordnung der Wärmeausdehnung des gesamten Wärmepuffers zu reduzieren. Wenn die Anordnung oder das Verhältnis der Volumen-Inanspruchnahme der Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit in dem Wärmepuffer derart eingestellt wird, ist es möglich, die Wärmeausdehnungsdifferenz an der Verbindungsoberfläche zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger effizienter abzubauen.So much for the device with the low expansion coefficient on one of the high temperature body facing position, it can be of the same size (or the same circumference) as the connecting surface of the high temperature body, or it can different sizes are available. About that In addition, the one and only device with a low coefficient of expansion be buried in the device with high thermal conductivity, or it can be cut to pieces divided and buried in it. It is also possible to Magnitude thermal expansion of the heat buffer to control by not only arranging the low expansion facility in the heat buffer is set, but also by the ratio of volume usage the device with low expansion capacity is set therein. If for example the ratio the volume use of the facility with low expansion capacity elevated will it is possible the order of magnitude thermal expansion of the entire heat buffer to reduce. If the arrangement or ratio of the volume used the low expansion facility in the heat buffer is set in this way, it is possible to determine the thermal expansion difference on the connection surface between the high temperature body and the recipient mine more efficiently.

Tatsächlich ist es wichtig, dass der Wärmepuffer bezüglich der Wärmeleitfähigkeit gut ist, weil der Wärmepuffer die Wärme von dem Hochtemperaturkörper zu dem Empfänger effektiv diffundiert oder abstrahlt. Die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit, bei der die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit vergraben ist, weist diese Funktion auf. Daher ist es geeignet, dass der Wärmepuffer die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit und die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist, und deren äußere Randoberfläche durch die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit umgeben ist. Der Grund hierfür ist, dass obwohl die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit im Allgemeinen bezüglich der Wärmeleitfähigkeit schlecht ist, stellt die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit einen großen Wärmepfad bereit, wenn die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umgibt. Es ist jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, dass die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit die gesamte äußere Oberfläche der Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit vollständig umgibt. Es ist beispielsweise sogar akzeptabel, falls die Endoberflächen der Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit nicht durch die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit umgeben sind.In fact, it is important that the heat buffer in terms of thermal conductivity is good because the heat buffer the heat from the high temperature body to the recipient effectively diffuses or emits. The device with high thermal conductivity, where the facility with low expansion capacity is buried, has this function. It is therefore suitable that the heat buffer the device with high thermal conductivity and the low expansion facility included in the Buried device with high thermal conductivity and the outer edge surface through surround the facility with high thermal conductivity is. The reason for that is that although the facility has little expandability generally regarding poor thermal conductivity is, the device with high thermal conductivity provides a large heat path ready when the device with high thermal conductivity low expansion capacity surrounds. However, it is not necessary that the device with high thermal conductivity the entire outer surface of the Entirely surrounding facility with low expandability. For example, it is even acceptable if the end surfaces of the Low expansion facility not by facility with high thermal conductivity are surrounded.

Im Übrigen ist die erfindungsgemäße Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit solange befriedigend, wie sie einen kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten als die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit zeigt. Um die Freiheitsgrade beim Entwurf des Wärmepuffers weiter zu erhöhen, ist es tatsächlich geeignet, dass die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit ein Material umfassen kann, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient kleiner als der des Hochtemperaturkörpers ist. Der Grund hierfür ist, dass es mit der Anordnung möglich ist, die thermische Ausdehnungsdifferenz zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger effektiver abzubauen, wenn die Anordnung, Konfiguration und das Volumen-Inanspruchnahmeverhältnis der Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit angemessen eingestellt werden. Als Material für die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit ist beispielsweise eine Invar-Legierung geeignet. Der Grund hierfür ist, dass eine Invar-Legierung nicht so teuer ist, und bezüglich der Formbarkeit gute Eigenschaften aufweist. Dabei gibt es viele Invar-Legierungen wie etwa ferromagnetische Invar-Legierungen, eisenbasierte amorphe Invar-Legierungen und Eisen-Nickel-basierte antiferromagnetische Invar-Legierungen, bei denen Chrom einen Teil des Nickels ersetzt. Zieht man den Betriebstemperaturbereich, die Verarbeitbarkeit, die Kosten, magnetische oder nicht-magnetische Eigenschaften in Betracht, ist es möglich, Invar-Legierungen auszuwählen, die für die Verwendung der Halbleitermodule geeignet sind. Demzufolge sind erfindungsgemäß die Art und Zusammensetzung von Invar-Legierungen nicht besonders beschränkt. Es ist beispielsweise möglich, gut bekannte ferromagnetische Invar-Legierungen wie etwa Fe-36%Ni (wobei vorliegend und nachstehend Massen-% gemeint sind) und Fe-31%-5%Co, eine Super-Invar-Legierung, zu verwenden.Otherwise, the device according to the invention with little expandability satisfactory as long as they have a smaller coefficient of linear expansion than the device with high thermal conductivity shows. In order to further increase the degrees of freedom in the design of the heat buffer it actually suitable that the facility with low expansion capacity may include a material whose coefficient of linear expansion is smaller than that of the high temperature body. The reason for this is that it is possible with the arrangement the thermal expansion difference between the high temperature body and the recipient dismantle more effectively if the arrangement, configuration and that Volume utilization ratio of Facility with low expansion capability appropriately adjusted become. As material for the facility with little expandability is, for example an Invar alloy is suitable. The reason for this is that an Invar alloy is not that expensive, and regarding the formability has good properties. There are many Invar alloys such as ferromagnetic Invar alloys, iron-based amorphous Invar alloys and iron-nickel based antiferromagnetic Invar alloys in which chrome replaces part of the nickel. If one draws the operating temperature range, the processability, the Costs, magnetic or non-magnetic properties, Is it possible, Select Invar alloys, the for the use of the semiconductor modules are suitable. As a result according to the art and composition of Invar alloys are not particularly limited. It is possible for example well-known ferromagnetic Invar alloys such as Fe-36% Ni (whereby mass% is meant here and hereinafter) and Fe-31% -5% Co, a super invar alloy.

Die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit, bei der die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit vergraben ist, ist befriedigend, solange sie bezüglich der Wärmeleitfähigkeit besser als die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit ist. Damit eine gute Wärmediffusionseigenschaft als Wärmepuffer (insbesondere als Wärmeverteilungseinrichtung oder Substrat) sicherzustellen, kann darüber hinaus die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit tatsächlich ein reines Metall oder eine Legierung sein, deren Hauptbestandteil Kupfer oder Aluminium ist, da diese nicht so teuer sind und eine gute Formbarkeit zeigen.The device with high thermal conductivity, where the facility with low expansion capacity buried is satisfactory as long as it is better than the device in terms of thermal conductivity with little expandability. So that a good heat diffusion property as a heat buffer (especially as a heat distribution device or substrate) can also ensure the facility with high thermal conductivity indeed a pure metal or an alloy, the main component of which Copper or aluminum is because they are not so expensive and one show good formability.

Umso besser dabei der Empfänger bezüglich der Wärmeleitfähigkeit ist, umso mehr ist er geeignet. Es kommt jedoch nicht darauf an, aus welchem Material der Empfänger ausgebildet ist. Darüber hinaus kann der Empfänger Materialien umfassen, deren Größenordnung der Wärmeausdehnung groß ist. Der Grund hierfür ist, dass es möglich ist, die Größenordnung der Wärmeausdehnung auf der empfängerseitigen Verbindungsoberfläche des erfindungsgemäßen Wärmepuffers vergleichsweise groß auszubilden. Daher ist der Empfänger befriedigend, wenn er einen metallischen Körper mit einer metallischen Materialbasis umfasst. Es ist beispielsweise erfindungsgemäß möglich, nicht nur mit Kupfer ausgefütterte Keramiksubstrate zu verwenden, deren Größenordnung der Wärmeausdehnung gering ist, sondern auch metallische Substrate, deren Größenordnung der Wärmeausdehnung im Hinblick auf Substrate mit darauf befestigten Halbleitern groß ist. Dabei sind metallische Substrate vorteilhaft bei der Reduktion der Kosten der Halbleitermodule, weil metallische Substrate im Vergleich zu keramischen Substraten weniger teuer sind.The better the receiver is in terms of thermal conductivity, the more suitable it is. It does not matter what material the receiver is made of. In addition, the receiver may include materials the size of which is large in terms of thermal expansion. The reason for this is that it is possible to make the magnitude of the thermal expansion comparatively large on the receiver-side connection surface of the heat buffer according to the invention. Therefore, the recipient is satisfactory if he has a metallic body with a metallic the material base. For example, according to the invention it is possible not only to use ceramic substrates lined with copper, the magnitude of which is small in terms of thermal expansion, but also metallic substrates, the magnitude of which is in terms of thermal expansion with regard to substrates with semiconductors attached to them. Metallic substrates are advantageous in reducing the costs of the semiconductor modules because metallic substrates are less expensive in comparison to ceramic substrates.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention is explained in detail below of embodiments described in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it:

1 eine Schnittansicht zur Darstellung eines Energiemoduls gemäß Beispiel Nr. 1 der Erfindung; 1 a sectional view showing an energy module according to Example No. 1 of the invention;

2 eine Hauptschnittansicht zur Darstellung eines Energiemoduls gemäß Beispiel Nr. 2 der Erfindung; 2 a main sectional view showing an energy module according to Example No. 2 of the invention;

3 eine Hauptschnittansicht zur Darstellung eines Energiemoduls gemäß Beispiel Nr. 3 der Erfindung; 3 a main sectional view showing an energy module according to Example No. 3 of the invention;

4 eine Hauptschnittansicht zur Darstellung eines Energiemoduls gemäß Beispiel Nr. 4 der Erfindung; 4 a main sectional view showing an energy module according to Example No. 4 of the invention;

5 eine Hauptschnittansicht zur Darstellung eines Energiemoduls gemäß Beispiel Nr. 5 der Erfindung; 5 a main sectional view showing an energy module according to Example No. 5 of the invention;

6 eine Hauptschnittansicht zur Darstellung eines Energiemoduls gemäß Beispiel Nr. 6 der Erfindung; 6 a main sectional view showing an energy module according to Example No. 6 of the invention;

7 eine Hauptschnittansicht zur Darstellung einer Wärmeverteilungseinrichtung gemäß Beispiel Nr. 1 der Erfindung; 7 a main sectional view showing a heat distribution device according to Example No. 1 of the invention;

8 eine Hauptschnittansicht zur Darstellung eines Energiemoduls gemäß Beispiel Nr. 7 der Erfindung; und 8th a main sectional view showing an energy module according to Example No. 7 of the invention; and

9 eine Schnittansicht zur Darstellung des Flächenzusammenhangs zwischen einem ersten Verbindungsbereich und einem zweiten Verbindungsbereich. 9 a sectional view showing the surface relationship between a first connection area and a second connection area.

Nach der vorstehend angegebenen allgemeinen Beschreibung der Erfindung wird diese nachstehend anhand von speziellen bevorzugten Ausführungsbeispielen näher beschrieben, welche lediglich zur Darstellung angegeben sind, und nicht dazu gedacht sind, den Bereich der beigefügten Patentansprüche einzuschränken.According to the general given above Description of the invention is hereafter based on specific preferred embodiments described in more detail which are given for illustration only and not for this are intended to limit the scope of the appended claims.

BeispieleExamples

Nachstehend wird die Erfindung anhand von speziellen Beispielen von Halbleitermodulen als Beispiel des erfindungsgemäßen Abstrahlungssystems näher beschrieben.The present invention will be explained below of specific examples of semiconductor modules as an example of the described radiation system according to the invention.

(Beispiel Nr. 1)(Example No. 1)

1 zeigt eine Hauptschnittansicht eines Energiemoduls 100 (d.h. eines Halbleitermoduls) gemäß Beispiel Nr. 1 der Erfindung. Das Energiemodul 100 kann beispielsweise bei Invertern zum Steuern des Betriebs eines Drei-Phasen-Induktionsmotors verwendet werden. 1 shows a main sectional view of an energy module 100 (ie a semiconductor module) according to Example No. 1 of the invention. The energy module 100 can be used, for example, in inverters to control the operation of a three-phase induction motor.

Das Energiemodul 100 umfasst Halbleitervorrichtungen 10, ein metallisches Substrat 20 und Wärmeverteilungseinrichtungen 30. Die Halbleitervorrichtungen 10 können eine Vielzahl von Halbleitervorrichtungen wie etwa ein Leistungs-MOSFET (d.h. Metalloxidhalbleiterfeldeffekttransistor) sein. Die Halbleitervorrichtungen 10 sind auf dem metallischen Substrat 20 befestigt, das aus Kupfer ausgebildet ist. Die Wärmeverteilungseinrichtungen 30 sind zwischen den Halbleitervorrichtungen 10 und dem metallischen Substrat 20 angeordnet. Zur Vereinfachung zeigt 1 lediglich die Umgebung einer der Halbleitervorrichtungen 10.The energy module 100 includes semiconductor devices 10 , a metallic substrate 20 and heat distribution devices 30 , The semiconductor devices 10 can be a variety of semiconductor devices such as a power MOSFET (ie, metal oxide semiconductor field effect transistor). The semiconductor devices 10 are on the metallic substrate 20 attached, which is formed of copper. The heat distribution devices 30 are between the semiconductor devices 10 and the metallic substrate 20 arranged. To simplify shows 1 only the surroundings of one of the semiconductor devices 10 ,

Die Verbindung (d.h. vorrichtungsseitige Verbindung) zwischen den Halbleitervorrichtungen 10 und den Wärmeverteilungseinrichtungen 30 wird durch ein Lötmittel 41 ausgeführt. Die Verbindung (d.h. substratseitige Verbindung) zwischen dem metallischen Substrat 20 und den Wärmeverteilungseinrichtungen 30 wird durch ein Lötmittel 42 ausgeführt. Dabei ist es möglich, die Verbindung durch das Lötmittel 41 und das Lötmittel 42 gleichzeitig wie bei einem Hartlötvorgang auszuführen. Bei dem vorliegenden Beispiel Nr. 1 wird jedoch die substratseitige Verbindung zunächst durch das Lötmittel 42 mit einem hohen Schmelzpunkt ausgeführt. Danach wird die vorrichtungsseitige Verbindung durch das Lötmittel 41 mit einem geringen Schmelzpunkt ausgeführt.The connection (ie device-side connection) between the semiconductor devices 10 and the heat distribution devices 30 is through a solder 41 executed. The connection (ie connection on the substrate side) between the metallic substrate 20 and the heat distribution devices 30 is through a solder 42 executed. It is possible to connect through the solder 41 and the solder 42 to be carried out simultaneously as with a brazing process. In the present example No. 1, however, the connection on the substrate side is first made by the solder 42 executed with a high melting point. After that, the device-side connection is made by the solder 41 executed with a low melting point.

Die Wärmeverteilungseinrichtungen 30 umfassen ein Ummantelungsmaterial. Das Ummantelungsmaterial umfasst eine Einrichtung 31 mit hoher Wärmeleitfähigkeit, und ein durch die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit 31 umgebene Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit. Die Einrichtung 31 mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist aus Kupfer zusammengesetzt. Die Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit ist in der Mitte der Wärmeverteilungseinrichtungen 30 angeordnet, und ist aus einer Fe-36%Ni-Invar-Legierung zusammengesetzt. Daher sind gemäß 1 die Wärmeverteilungseinrichtungen 30 als Dreischichtaufbau in vertikaler Richtung ausgebildet.The heat distribution devices 30 comprise a sheathing material. The wrapping material includes a device 31 with high thermal conductivity, and one through the device with high thermal conductivity 31 surrounding facility 32 with little expandability. The facility 31 with high thermal conductivity is composed of copper. The facility 32 with low expansion capacity is in the middle of the heat distribution devices 30 arranged, and is composed of an Fe-36% Ni-Invar alloy. Therefore, according to 1 the heat distribution devices 30 designed as a three-layer structure in the vertical direction.

Bei Beispiel 1 beträgt die Gesamtdicke der Wärmeverteilungseinrichtungen 30 beispielsweise etwa 1 mm. Bei den Wärmeverteilungseinrichtungen 30 wurde die Dicke der Invar-Legierung zu einem Drittel der Gesamtdicke der Wärmeverteilungseinrichtungen 30 gesteuert und betrug demzufolge etwa 0,3 mm. Darüber hinaus betrug die Gesamtdicke der Wärmeverteilungseinrichtungen 30 12 mm und die Breite der Invar-Legierung betrug 7 mm. Die Linearausdehnungskoeffizienten der Wärmeverteilungseinrichtungen 30 wurden wie folgt herausgefunden. An Stellen unmittelbar über der Invar-Legierung sowie an Abschnitten unmittelbar unter der Invar-Legierung betrug der lineare Ausdehnungskoeffizient gleichermaßen 10,5 ppm/°C. Andererseits zeigten die um die Invar-Legierung angeordneten Kupfer enthaltenden Wärmeverteilungseinrichtungen 30 einen Gesamtlinearausdehnungskoeffizienten von 13,3 ppm/°C. Der lineare Ausdehnungskoeffizient der Halbleitervorrichtungen 10 lag zum Vergleich bei etwa 4 ppm/°C und der lineare Ausdehnungskoeffizient des metallischen Substrats 20 betrug etwa 17 ppm/°C.For example 1 is the total thickness of the heat distribution devices 30 for example about 1 mm. With the heat distribution devices 30 the thickness of the Invar alloy became one third of the total thickness of the heat spreader 30 controlled and was therefore about 0.3 mm. In addition, the total thickness of the heat distribution devices was 30 12 mm and the width of the Invar alloy was 7 mm. The coefficients of linear expansion of the heat distribution directions 30 were found as follows. At points immediately above the Invar alloy and at sections immediately below the Invar alloy, the coefficient of linear expansion was equally 10.5 ppm / ° C. On the other hand, the copper-containing heat spreaders arranged around the Invar alloy showed 30 a total linear expansion coefficient of 13.3 ppm / ° C. The coefficient of linear expansion of the semiconductor devices 10 for comparison was about 4 ppm / ° C and the linear expansion coefficient of the metallic substrate 20 was about 17 ppm / ° C.

Bei Beispiel Nr. 1 sind die Wärmeverteilungseinrichtungen 30 mit den Halbleitervorrichtungen 10 an den Bereichen verbunden (d.h. vorrichtungsseitigen Verbindungsoberflächen F1), wo der lineare Ausdehnungskoeffizient lokal reduziert ist. Wenn darüber hinaus die Wärmeverteilungseinrichtungen 30 mit dem metallischen Substrat 20 verbunden sind, werden die Bereiche (d.h. substratseitigen Verbindungsbereiche F2) verwendet, wo der lineare Ausdehnungskoeffizient erhöht ist. Die Anordnung entspricht dem Anordnen der Einrichtungen 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit an den Halbleitervorrichtungen 10 zugewandten Positionen sowie dem erfindungsgemäßen Umstand, dass die substratseitigen Verbindungsbereiche ausgedehnter als die vorrichtungsseitigen Verbindungsbereiche sind.In example No. 1 are the heat distribution devices 30 with the semiconductor devices 10 connected at the areas (ie, device-side connection surfaces F1) where the coefficient of linear expansion is locally reduced. If moreover the heat distribution devices 30 with the metallic substrate 20 are connected, the areas (ie substrate-side connection areas F2) are used where the linear expansion coefficient is increased. The arrangement corresponds to the arrangement of the facilities 32 with low expandability on the semiconductor devices 10 facing positions and the fact according to the invention that the substrate-side connection areas are more extensive than the device-side connection areas.

Aus Beispiel Nr. 1 ist ersichtlich, dass es möglich ist, lineare Ausdehnungskoeffizienten zu erhalten, die viel näher an den linearen Ausdehnungskoeffizienten der mit diesen zu verbindenden Elementen an den jeweiligen Verbindungsoberflächen liegen, selbst wenn die Wärmeverteilungseinrichtungen 30 sowohl vertikal als auch horizontal als symmetrische Konstruktion ausgebildet sind. Folglich kann die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen den Halbleitervorrichtungen 10 und dem metallischen Substrat 20 effizienter abgebaut werden. Im Einzelnen kann verhindert werden, dass die Halbleitervorrichtungen 10 und Wärmeverteilungseinrichtungen 30 sich von dem metallischen Substrat 20 ablösen. Folglich ist es möglich, die Anbringungsstabilität der Halbleitervorrichtungen 10 bezüglich dem metallischen Substrat 20 auf einem höheren Niveau sicherzustellen.From Example No. 1 it can be seen that it is possible to obtain linear coefficients of expansion which are much closer to the linear coefficients of expansion of the elements to be connected to them on the respective connecting surfaces, even if the heat distribution devices 30 are designed both vertically and horizontally as a symmetrical construction. As a result, the thermal expansion difference between the semiconductor devices 10 and the metallic substrate 20 be broken down more efficiently. Specifically, the semiconductor devices can be prevented 10 and heat distribution devices 30 different from the metallic substrate 20 peel off. As a result, it is possible to improve the mounting stability of the semiconductor devices 10 regarding the metallic substrate 20 ensure at a higher level.

Dabei wird die durch die Halbleitervorrichtungen 10 erzeugte Wärme an das metallische Substrat 20 über das Kupfer (d.h. die Einrichtung 31 mit hoher Wärmeleitfähigkeit 30 übertragen), welche eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Daher muss sichergestellt werden, dass die Wärmeverteilungseinrichtungen 30 den Wärmediffusionseffekt vollständig erzeugen.This is done by the semiconductor devices 10 generated heat to the metallic substrate 20 about the copper (ie the facility 31 with high thermal conductivity 30 transferred), which has a good thermal conductivity. It must therefore be ensured that the heat distribution devices 30 fully create the heat diffusion effect.

(Beispiel Nr. 2)(Example No. 2)

2 zeigt ein Energiemodul 200 gemäß Beispiel Nr. 2 der Erfindung. Das Energiemodul 200 ist mit Wärmeverteilungseinrichtungen 230 versehen, dessen Gestalt gegenüber der der Wärmeverteilungseinrichtungen 30 bei Beispiel Nr. 1 variiert ist. Dabei bezeichnen in der Zeichnung die gleichen Bezugszeichen dieselben Bestandteile wie bei Beispiel Nr. 1. 2 shows an energy module 200 according to Example No. 2 of the invention. The energy module 200 is with heat distribution devices 230 provided, its shape compared to that of the heat distribution devices 30 Example 1 is varied. The same reference numerals in the drawing denote the same components as in example no. 1.

Bei den Wärmeverteilungseinrichtungen 230 wird eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit 231 verwendet, deren Querschnitt trapezförmig ausgebildet ist, anstelle der bei Beispiel Nr. 1 verwendeten rechteckigen parallelflachen Einrichtungen 31 mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Wenn die Anordnung von Kupfer, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient groß ist, somit optimiert wird, ist es möglich, die linearen Ausdehnungskoeffizienten an den vorrichtungsseitigen Verbindungsoberflächen F1 sehr viel näher bei dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Halbleitervorrichtungen 10 auszubilden.With the heat distribution devices 230 becomes a device with high thermal conductivity 231 used, whose cross section is trapezoidal, instead of the rectangular parallelepiped devices used in Example No. 1 31 with high thermal conductivity. Thus, if the arrangement of copper whose coefficient of linear expansion is large is optimized, it is possible to make the coefficient of linear expansion on the device-side connection surfaces F1 much closer to the coefficient of linear expansion of the semiconductor devices 10 train.

(Beispiel Nr. 3)(Example No. 3)

3 zeigt einen Hauptquerschnitt eines Energiemoduls 300 gemäß Beispiel Nr. 3 der Erfindung. Das Energiemodul 300 umfasst Halbleitervorrichtungen 310, metallische Substrate 320, ein Gehäuse 350 sowie Wärmeverteilungseinrichtungen 330. Die Substrate 320 sind mit den Halbleitervorrichtungen 310 durch ein Lötmittel 341 verbunden. Die Substrate 320 sind auf dem Gehäuse 350 des Energiemoduls 300 befestigt. Die Wärmeverteilungseinrichtungen 330 sind zwischen dem Substrat 320 und dem Gehäuse 350 angeordnet. Zur Vereinfachung zeigt 3 lediglich die Umgebung einer der Halbleitervorrichtungen 310. Bei Beispiel 3 ist das Gehäuse 350 aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet, die bezüglich der Wärmeleitfähigkeit gut ist und außerdem als Wärmesenke arbeitet. Dabei ist das Energiemodul 300 bezüglich der Abstrahlungsbefähigung verbessert, wenn es um die äußere Peripherie mit Luft kühlenden Lamellen versehen wird, oder wenn ein Kühlmittel darin zur Verbesserung der Kühlungseffizienz fließt, obwohl diese Anordnungen in der Zeichnung nicht gezeigt sind. Darüber hinaus zeigt das aus der Aluminiumlegierung ausgebildete Gehäuse 350 einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 24 ppm/°C. 3 shows a main cross section of an energy module 300 according to Example No. 3 of the invention. The energy module 300 includes semiconductor devices 310 , metallic substrates 320 , a housing 350 as well as heat distribution devices 330 , The substrates 320 are with the semiconductor devices 310 through a solder 341 connected. The substrates 320 are on the case 350 of the energy module 300 attached. The heat distribution devices 330 are between the substrate 320 and the housing 350 arranged. To simplify shows 3 only the surroundings of one of the semiconductor devices 310 , For example 3 is the housing 350 Made of an aluminum alloy that is good in terms of thermal conductivity and also works as a heat sink. Here is the energy module 300 in terms of radiation ability when it is provided with air cooling fins around the outer periphery or when a coolant flows therein to improve cooling efficiency, although these arrangements are not shown in the drawing. In addition, the housing made of aluminum alloy shows 350 a coefficient of linear expansion of about 24 ppm / ° C.

Die Substrate 320 sind keramische Isolatorsubstrate mit jeweils einer doppelseitigen Kupferverkleidung. Das keramische Isolatorsubstrat umfasst eine am Zentralkern angeordnete keramische Platte 321, sowie Leiterbahnschichten 322, 323 aus Kupfer, die auf den gegenüberliegenden Oberflächen der keramischen Platte 321 angeordnet sind. Zusätzlich zu Kupfer können die Leiterbahnschichten 322, 323 aus Aluminium ausgebildet sein. Ein derartiges keramisches Isolatorsubstrat ist unter Marken wie etwa „DBA" (d.h. Direct Brazed Aluminum – direkt hartgelötetes Aluminium) und „DBC" (d.h. Direct Bond Copper – direkt verbundenes Kupfer) erhältlich.The substrates 320 are ceramic insulator substrates, each with a double-sided copper cladding. The ceramic insulator substrate comprises a ceramic plate arranged on the central core 321 , as well as conductor layers 322 . 323 made of copper on the opposite surfaces of the ceramic plate 321 are arranged. In addition to copper, the conductor layers can 322 . 323 be made of aluminum. Such a ceramic insulator substrate is available under brands such as "DBA" (ie direct brazed aluminum) and "DBC" (ie direct bond copper).

Auf dieselbe Weise wie bei Beispiel Nr. 1 umfassen die Wärmeverteilungseinrichtungen 330 ein Ummantelungsmaterial. Das Ummantelungsmaterial umfasst eine Einrichtung 331 mit hoher Wärmeleitfähigkeit und eine von der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit umgebene Einrichtung 332 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit. Die Einrichtung 331 mit hoher Wärmeleitfähigkeit ist aus Kupfer zusammengesetzt. Die Einrichtung 332 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit ist in der Mitte der Wärmeverteilungseinrichtungen 330 angeordnet und aus einer Fe-36%Ni-Invar-Legierung zusammengesetzt.In the same way as in Example No. 1, the heat distribution devices include 330 on Jacketing material. The wrapping material includes a device 331 with high thermal conductivity and a device surrounded by the device with high thermal conductivity 332 with little expandability. The facility 331 with high thermal conductivity is composed of copper. The facility 332 with low expansion capacity is in the middle of the heat distribution devices 330 arranged and composed of an Fe-36% Ni-Invar alloy.

Die Verbindung (d.h. die substratseitige Verbindung) zwischen dem Wärmeverteilungseinrichtungen 330 und den Substraten 320 erfolgt durch ein Lötmittel 342. Die Verbindung (d.h. gehäuseseitige Verbindung) zwischen den Wärmeverteilungseinrichtungen 330 und dem Gehäuse 350 wird durch ein Lötmittel 343 ausgeführt. Auch bei Beispiel Nr. 3 sind die Substrate 320 an den Einrichtungen 332 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit zugewandten Positionen angeordnet, und die gehäuseseitigen Verbindungsbereiche (oder wärmesenkeseitigen Verbindungsbereiche) sind ausgedehnter als die substratseitigen Verbindungsbereiche. Zudem sind auch bei Beispiel Nr. 3 die Wärmeverteilungseinrichtungen 330 mit den Substraten 320 an den Bereichen verbunden (d.h. substratseitigen Verbindungsoberflächen F1), wo der lineare Ausdehnungskoeffizient lokal reduziert ist. Ferner sind die Wärmeverteilungseinrichtungen 330 mit dem Gehäuse 350 an den Bereichen verbunden (d.h. gehäuseseitige Verbindungsbereiche F2), wo der lineare Ausdehnungskoeffizient erhöht ist. Folglich wird die Differenz zwischen den linearen Ausdehnungskoeffizienten an den Verbindungsoberflächen reduziert, so dass die Anbringungsstabilität der Substrate 320 bezüglich des Gehäuses 350 verbessert ist. Darüber hinaus wird ähnlich wie bei Beispiel Nr. 1 die durch das Substrat 330 erzeugte Wärme an das Gehäuse 350 mittels des Kupfers (d.h. der Einrichtung 331 mit hoher Wärmeleitfähigkeit) übertragen, welches bezüglich der Wärmeleitfähigkeit gut ist, und folglich ist sichergestellt, dass die Wärmeverteilungseinrichtungen 330 in vollem Umfang den Wärmediffusionseffekt erzeugen.The connection (ie the substrate-side connection) between the heat distribution devices 330 and the substrates 320 done by a solder 342 , The connection (ie connection on the housing side) between the heat distribution devices 330 and the housing 350 is through a solder 343 executed. The substrates are also in example No. 3 320 at the facilities 332 arranged with low expandability facing positions, and the housing-side connection areas (or heat sink-side connection areas) are more extensive than the substrate-side connection areas. In addition, the heat distribution devices are also in Example No. 3 330 with the substrates 320 connected at the areas (ie substrate-side connection surfaces F1) where the linear expansion coefficient is locally reduced. Furthermore, the heat distribution devices 330 with the housing 350 connected at the areas (ie housing-side connection areas F2) where the coefficient of linear expansion is increased. As a result, the difference between the linear expansion coefficients on the connection surfaces is reduced, so that the attachment stability of the substrates 320 regarding the housing 350 is improved. In addition, similar to Example No. 1, the through the substrate 330 generated heat to the housing 350 by means of copper (ie the device 331 with high thermal conductivity), which is good in terms of thermal conductivity, and consequently it is ensured that the heat distribution devices 330 fully generate the heat diffusion effect.

Da zudem sehr teure Kompositmaterialien wie etwa CuMo und Al/SiC als Wärmeverteilungseinrichtungen im Stand der Technik verwendet wurden, verhinderten diese eine Kostenreduktion bei den Energiemodulen. Da demgegenüber das vorstehend beschriebene bei Beispiel Nr. 3 verwendete Kompositmaterial weniger teuer ist, macht es eine Kostenreduktion der Leistungsmodule leicht.Since also very expensive composite materials such as such as CuMo and Al / SiC as heat distribution devices used in the prior art, these prevented a cost reduction in the energy modules. In contrast, as described above composite material used in example no. 3 is less expensive, makes it easy to reduce the cost of the power modules.

(Beispiel Nr. 4)(Example No. 4)

4 zeigt ein Leistungsmodul 400 gemäß Beispiel Nr. 4 der Erfindung. Das Leistungsmodul 400 wird mit Wärmeverteilungseinrichtungen 430 versehen, dessen Gestalt gegenüber der von den Wärmeverteilungseinrichtungen 30 bei Beispiel Nr. 1 variiert ist. Dabei bezeichnen bei der Zeichnung die gleichen Bezugszeichen dieselben Bestandteile wie bei Beispiel Nr. 1. 4 shows a power module 400 according to Example No. 4 of the invention. The power module 400 comes with heat distribution devices 430 provided, its shape opposite that of the heat distribution devices 30 Example 1 is varied. The same reference numerals in the drawing denote the same components as in example no. 1.

Bei den Wärmeverteilungseinrichtungen 430 ist die integrale Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit in zwei gleiche Teile unterteilt, und die resultierenden unterteilten Einrichtungen 432, 433 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit sind in einer Einrichtung 431 mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben.With the heat distribution devices 430 is the integral facility 32 with little expandability divided into two equal parts, and the resulting divided facilities 432 . 433 with low expansion capacity are in one facility 431 buried with high thermal conductivity.

Bei diesem Beispiel Nr. 4 erstreckt sich die Einrichtung 431 mit hoher Wärmeleitfähigkeit auch in vertikaler Richtung unmittelbar unter den Halbleitern 10. Die Pfade, welche die durch die Halbleiter 10 erzeugte Wärme zu dem metallischen Substrat diffundieren werden gemäß der Ausweitung vergrößert. Daher ist es möglich, die durch die Halbleiter 10 erzeugte Wärme noch effizienter an das metallische Substrat 20 zu diffundieren und abzustrahlen.In this example No. 4, the facility extends 431 with high thermal conductivity even in the vertical direction directly under the semiconductors 10 , The paths through the semiconductors 10 The heat generated to diffuse to the metallic substrate is increased according to the expansion. Therefore, it is possible through the semiconductors 10 generated heat to the metallic substrate even more efficiently 20 to diffuse and radiate.

(Beispiel Nr. 5)(Example No. 5)

5 zeigt ein Leistungsmodul 500 gemäß Beispiel Nr. 5 der Erfindung. Das Leistungsmodul 500 ist mit Wärmeverteilungseinrichtungen 530 versehen, deren Gestalt gegenüber den Wärmeverteilungseinrichtungen 30 bei Beispiel Nr. 1 variiert ist. Dabei bezeichnen in der Zeichnung die gleichen Bezugszeichen dieselben Bestandteile wie bei Beispiel Nr. 1. 5 shows a power module 500 according to Example No. 5 of the invention. The power module 500 is with heat distribution devices 530 provided, their shape compared to the heat distribution devices 30 Example 1 is varied. The same reference numerals in the drawing denote the same components as in example no. 1.

Bei den Wärmeverteilungseinrichtungen 530 ist die Vergrabungsposition der Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit von der inneren Mitte in der Einrichtung 531 mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu der vorrichtungsseitigen Verbindungsoberfläche F1 verschoben. Wenn die Anordnung von Invar-Legierungen, deren linearer Ausdehnungskoeffizient gering ist, somit optimiert wird, ist es möglich, den linearen Ausdehnungskoeffizienten an der vorrichtungsseitigen Verbindungsoberfläche F1 sehr viel näher bei dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Halbleitervorrichtungen 10 auszubilden.With the heat distribution devices 530 is the burial position of the facility 32 with little expandability from the inner center in the facility 531 with high thermal conductivity to the device-side connection surface F1. Thus, if the arrangement of Invar alloys whose coefficient of linear expansion is small is optimized, it is possible to make the coefficient of linear expansion at the device-side connection surface F1 much closer to the coefficient of linear expansion of the semiconductor devices 10 train.

(Beispiel Nr. 6)(Example No. 6)

6 zeigt ein Leistungsmodul 600 gemäß Beispiel Nr. 6 der Erfindung. Das Leistungsmodul 600 ist mit Wärmeverteilungseinrichtungen 630 versehen, deren Gestalt gegenüber den Wärmeverteilungseinrichtungen 30 bei Beispiel Nr. 1 variiert ist. Dabei bezeichnen bei der Zeichnung gleiche Bezugszeichen dieselben Bestandteile wie bei Beispiel Nr. 1. 6 shows a power module 600 according to Example No. 6 of the invention. The power module 600 is with heat distribution devices 630 provided, their shape compared to the heat distribution devices 30 Example 1 is varied. In the drawing, the same reference numerals designate the same components as in Example No. 1.

Bei den Wärmeverteilungseinrichtungen 630 ist die Vergrabungsposition der Einrichtung 32 mit geringem Ausdehnungskoeffizienten von der inneren Mitte einer Einrichtung 631 mit hoher Wärmeleitfähigkeit zu der substratseitigen Verbindungsoberfläche F2 verschoben. Da das Volumenverhältnis der Einrichtung 631 mit hoher Wärmeleitfähigkeit, das unmittelbar unter den Halbleitervorrichtungen 10 vorliegt, bei diesem Beispiel ansteigt, sind die Wärmeverteilungseinrichtungen 630 bezüglich ihrer Befähigung zur Wärmediffusion weiter verbessert. Genauer sind die Wärmeverteilungseinrichtungen 630 bezüglich der Wärmeleitfähigkeit verbessert, so dass sich die Temperatur wahrscheinlich verringert.With the heat distribution devices 630 is the burial position of the facility 32 with a low coefficient of expansion from the inner center of a facility 631 moved with high thermal conductivity to the substrate-side connection surface F2. Because the volume ratio of the facility 631 with high thermal conductivity, which is just under the semiconductor devices 10 in front is, in this example increases, the heat distribution devices 630 further improved in terms of their ability to diffuse heat. The heat distribution devices are more precise 630 improved in thermal conductivity so that the temperature is likely to decrease.

(Weitere Beispiele)(Further examples)

7 zeigt ein weiteres Beispiel und ist ein horizontaler Querschnitt der Wärmeverteilungseinrichtungen 30 bei dem Leistungsmodul 100 gemäß Beispiel Nr. 1 der Erfindung. Dabei ist es gemäß den an der vorrichtungsseitigen Verbindungsoberfläche F1 gewünschten linearen Ausdehnungskoeffizienten möglich, zu bestimmen, ob die durch die Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit bei den Wärmeverteilungseinrichtungen 30 in Anspruch genommene Breite W bezüglich der Breite der mit den Wärmeverteilungseinrichtungen 30 zu verbindenden Halbleitervorrichtungen 10 breit oder schmal ist. Es ist beispielsweise möglich, die Breite W der Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit in einem Bereich von –60% bis +60% bezüglich der Breite der Halbleitervorrichtungen 10 zu steuern. Wenn die Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit in der vorrichtungsseitigen Verbindungsoberfläche F1 freigelegt wird, wie es bei Beispiel Nr. 5 beschrieben ist, ist es tatsächlich nötig, die Breite W der Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit unter die Breite der Halbleitervorrichtungen 10 zu verschmälern. 7 shows another example and is a horizontal cross section of the heat distribution devices 30 at the power module 100 according to Example No. 1 of the invention. Here, according to the linear expansion coefficients desired on the device-side connection surface F1, it is possible to determine whether those by the device 32 with low expansion capacity in the heat distribution devices 30 used width W with respect to the width of the with the heat distribution devices 30 semiconductor devices to be connected 10 is wide or narrow. It is possible, for example, the width W of the device 32 with low expandability in a range of -60% to + 60% with respect to the width of the semiconductor devices 10 to control. If the establishment 32 With little expansibility exposed in the device-side connection surface F1, as described in Example No. 5, it is actually necessary to adjust the width W of the device 32 with little expandability under the width of the semiconductor devices 10 to narrow.

Vorstehend ist wie bei den in 7 dargestellten Wärmeverteilungseinrichtungen 30 eine Einrichtung 32 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit beschrieben, deren gegenüberliegende Enden im vertikalen Querschnitt nicht notwendigerweise vollständig durch die Einrichtung 31 mit hoher Wärmeleitfähigkeit umgeben sind. Wie bei den Wärmeverteilungseinrichtungen 830 gemäß dem in 8 dargestellten Beispiel Nr. 7 der Erfindung kann dabei jedoch der gesamte Randbereich der Einrichtung 832 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit vollständig durch eine Einrichtung 831 mit hoher Wärmeleitfähigkeit umgeben sein. Eine derartige Form wird vorzugsweise verwendet, weil der Pfad, auf dem die Wärme von den Halbleitervorrichtungen 10 zu dem metallischen Substrat 20 diffundiert, erweitert werden kann. Folglich ist es selbst bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel Nr. 5 nicht notwendigerweise erforderlich, die Breite der Einrichtung 832 mit geringer Ausdehnungsfähigkeit unter die Breite der Halbleitervorrichtungen 10 zu verschmälern.Above is like in the 7 shown heat distribution devices 30 An institution 32 described with low expandability, the opposite ends in vertical cross section not necessarily completely through the device 31 surrounded with high thermal conductivity. As with the heat distribution devices 830 according to the in 8th shown example No. 7 of the invention, however, the entire edge region of the device 832 with little expandability completely by one device 831 be surrounded with high thermal conductivity. Such a shape is preferably used because of the path on which the heat from the semiconductor devices 10 to the metallic substrate 20 diffused, can be expanded. Accordingly, even in Example No. 5 described above, the width of the device is not necessarily required 832 with little expandability under the width of the semiconductor devices 10 to narrow.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung ist es für den Fachmann ersichtlich, dass viele Veränderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsbereich gemäß den beigefügten Patentansprüchen abzuweichen.From the description above of the invention it is for those skilled in the art can see that many changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention according to the appended claims.

Die vorstehende Beschreibung beinhaltet ein Abstrahlungssystem mit einem Hochtemperaturkörper als Wärmequelle, einem Empfänger mit dem darauf angebrachten Hochtemperaturkörper und einem Wärmepuffer. Der Empfänger empfängt Wärme von dem Hochtemperaturkörper. Der Wärmepuffer ist zumindest zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger zwischengelagert, um eine Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkörper zu dem Empfänger zu puffern, er beinhaltet eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie eine an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordneten und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergrabenen Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit, und umfasst einen ersten Verbindungsbereich bezüglich des Hochtemperaturkörpers und einen zweiten Verbindungsbereich bezüglich dem Empfänger. Der zweite Verbindungsbereich ist ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich. Die Wärme von dem Hochtemperaturkörper wird durch den Empfänger abgestrahlt oder mittels des Empfängers abgestrahlt. Somit kann die Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger minimiert werden.The foregoing description includes a radiation system with a high temperature body as a heat source, a receiver with the high-temperature body and a heat buffer attached to it. The recipient receives Warmth from that High temperature body. The heat buffer is temporarily stored between the high-temperature body and the receiver, a heat transfer from the high temperature body to the recipient to buffer, it contains a device with high thermal conductivity and arranged at a position facing the high-temperature body and buried in the high thermal conductivity device with little expandability, and includes a first connection area with respect to the high temperature body and a second connection area with respect to the receiver. The second connection area is more extensive than the first connection area. The heat from the high temperature body by the recipient radiated or emitted by means of the receiver. So can the difference in thermal expansion between the high temperature body and the recipient be minimized.

Claims (14)

Abstrahlungssystem mit: einem Hochtemperaturkörper, der eine Wärmequelle ist; einem Empfänger mit dem darauf befestigten Hochtemperaturkörper, wobei der Empfänger Wärme von dem Hochtemperaturkörper empfängt; und einem Wärmepuffer, der zumindest zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger zwischengelagert ist, um eine Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkörper an den Empfänger zu puffern; wodurch die Wärme von dem Hochtemperaturkörper durch den Empfänger oder mittels des Empfängers abgestrahlt wird; wobei der Wärmepuffer eine Einrichtung mit guter Wärmeleitung sowie eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit guter Wärmeleitung vergraben ist; und wobei der Wärmepuffer einen ersten Verbindungsbereich bezüglich des Hochtemperaturkörpers sowie einen zweiten Verbindungsbereich bezüglich des Empfängers umfasst, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Radiation system with: a high temperature body that is a heat source; one receiver with the high temperature body attached, the receiver receiving heat from the High temperature body receives; and a heat buffer, which is temporarily stored between the high-temperature body and the receiver is about heat transfer from the high temperature body to the recipient to buffer; whereby the heat from the high temperature body through the recipient or emitted by means of the receiver becomes; being the heat buffer a device with good heat conduction and a low-expansion facility attached to a the high temperature body facing position and arranged in the facility with good Buried heat conduction is; and being the heat buffer a first connection area with respect to the high temperature body and comprises a second connection area with respect to the receiver, wherein the second connection area is more extensive than the first connection area. Abstrahlungssystem nach Anspruch 1, wobei der Wärmepuffer die in der Einrichtung mit hoher Leitfähigkeit vergrabene Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst und eine äußere Oberfläche durch die Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit umgeben ist.A radiation system according to claim 1, wherein the heat buffer the device buried in the high conductivity device with little expandability includes and through an outer surface the device with high thermal conductivity is surrounded. Abstrahlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit ein Material aufweist, dessen linearer Ausdehnungskoeffizient kleiner als der des Hochtemperaturkörpers ist.A radiation system according to claim 1, wherein the device with low expansion capability has a material whose linear expansion coefficient is smaller than that of the high-temperature body. Abstrahlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit eine Invar-Legierung umfasst.Radiation system according to claim 1, wherein the device with low expandability a Invar alloy covers. Abstrahlungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung mit hoher Leitfähigkeit ein reines Metall oder eine Legierung umfasst, deren Hauptbestandteil Kupfer (Cu) oder Aluminium (Al) ist.Radiation system according to claim 1, wherein the device with high conductivity comprises a pure metal or an alloy, the main component of which Is copper (Cu) or aluminum (Al). Abstrahlungssystem nach Anspruch 1, wobei der Empfänger einen metallischen Körper mit einer metallischen Materialbasis umfasst.The radiation system of claim 1, wherein the receiver is a metallic body with a metallic material base. Abstrahlungsverfahren zum Abstrahlen von Wärme von einem Hochtemperaturkörper als Wärmequelle durch einen Empfänger mit dem darauf angebrachten Hochtemperaturkörper, wobei der Empfänger die Wärme von dem Hochtemperaturkörper empfängt oder die Wärme mittels des Empfängers abstrahlt, das Abstrahlungsverfahren umfasst dabei die Schritte: Herstellen eines zumindest zwischen dem Hochtemperaturkörper und dem Empfänger zwischengelagerten Wärmepuffers, um die Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkörper zu dem Empfänger zu puffern, wobei der Wärmepuffer eine Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und eine Einrichtung mit einer geringen Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei der Wärmepuffer einen ersten Verbindungsbereich bezüglich des Hochtemperaturkörpers sowie einen zweiten Verbindungsbereich bezüglich des Empfängers umfasst, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Radiation method for radiating heat from a high temperature body as heat source by a recipient with the high-temperature body attached to it, the receiver being the Warmth of the high temperature body receives or the heat emits through the receiver, the radiation process comprises the following steps: Produce one at least between the high-temperature body and the receiver Heat buffer, about heat transfer from the high temperature body to the recipient to buffer, being the heat buffer a device with a high thermal conductivity and a device with little expandability comprises, which are arranged at a position facing the high-temperature body and is buried in the device with high thermal conductivity; and in which the heat buffer a first connection area with respect to the high temperature body and comprises a second connection area with respect to the receiver, wherein the second connection area is more extensive than the first connection area. Wärmepuffer, der zumindest zwischen einem Hochtemperaturkörper als Wärmequelle und einem Empfänger mit dem darauf angebrachten Hochtemperaturkörper zwischengelagert ist, wobei der Empfänger Wärme von dem Hochtemperaturkörper empfängt, um die Wärmeübertragung von dem Hochtemperaturkörper zum Empfänger zu puffern, wobei der Wärmepuffer eine Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit einer geringen Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer dem Hochtemperaturkörper zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei der Wärmepuffer einen ersten Verbindungsbereich, der bezüglich dem Hochtemperaturkörper angeordnet ist, sowie einen zweiten Verbindungsbereich umfasst, der bezüglich dem Empfänger angeordnet ist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Heat buffer, with at least between a high temperature body as a heat source and a receiver the high-temperature body attached to it is temporarily stored, being the recipient Warmth of the high temperature body receives about heat transfer from the high temperature body to the recipient to buffer, being the heat buffer a device with a high thermal conductivity and a device with little expandability comprises, which are arranged at a position facing the high-temperature body and is buried in the high thermal conductivity device; and in which the heat buffer a first connection area arranged with respect to the high temperature body is, as well as a second connection area, which relates to the receiver is arranged, the second connection region being more extensive than the first connection area. Halbleitermodul mit: einer Halbleitervorrichtung, die eine Wärmequelle ist; einem Substrat mit der darauf befestigten Halbleitervorrichtung; und einer Wärmeverteilungseinrichtung, die zwischen der Halbleitervorrichtung und dem Substrat zur Diffusion von Wärme von der Halbleitervorrichtung zum Substrat zwischengelagert ist; wobei die Wärmeverteilungseinrichtung eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, welche an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei die Wärmeverteilungseinrichtung einen ersten Verbindungsbereich zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und der Halbleitervorrichtung und bezüglich der Halbleitervorrichtung sowie einen zweiten Verbindungsbereich zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat und bezüglich des Substrates aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Semiconductor module with: a semiconductor device, the one heat source is; a substrate with the semiconductor device mounted thereon; and a heat distribution device, between the semiconductor device and the substrate for diffusion of Warmth of the semiconductor device is interposed to the substrate; in which the heat distribution device a device with high thermal conductivity as well as a low-expansion facility, which arranged in a position facing the semiconductor device and is buried in the high thermal conductivity device; and in which the heat distribution device a first connection area between the heat distribution device and the semiconductor device and with respect to the semiconductor device and a second connection area between the heat distribution device and the substrate and with respect to the Has substrate, wherein the second connection region more extensive than the first connection area. Wärmeverteilungseinrichtung, die zwischen einer Halbleitervorrichtung als Wärmequelle und einem Substrat mit der darauf befestigten Halbleitervorrichtung zwischengelagert ist, um Wärme von der Halbleitervorrichtung zum Substrat zu diffundieren, wobei die Wärmeverteilungseinrichtung eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei die Wärmeverteilungseinrichtung einen ersten Verbindungsbereich zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und der Halbleitervorrichtung und bezüglich der Halbleitervorrichtung sowie einen zweiten Verbindungsbereich zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat und bezüglich des Substrates aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Heat distribution means, between a semiconductor device as a heat source and a substrate temporarily stored with the semiconductor device mounted thereon is to heat diffuse from the semiconductor device to the substrate, in which the heat distribution device a device with high thermal conductivity and a low-expansion facility attached to a arranged in the position facing the semiconductor device and in the device with high thermal conductivity is buried; and wherein the heat distribution device a first connection area between the heat distribution device and the semiconductor device and with respect to the semiconductor device and a second connection area between the heat distribution device and the substrate and with respect to the Has substrate, wherein the second connection region more extensive than the first connection area. Halbleitermodul, mit: einer Halbleitervorrichtung, die eine Wärmequelle ist; einer Wärmesenke, die Wärme von dem Halbleiter empfängt; und einem Substrat mit gegenüberliegenden Oberflächen, das mit der Halbleitervorrichtung an einer der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, und das mit der Wärmesenke auf der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen zur Übertragung der Wärme von der Halbleitervorrichtung auf die Wärmesenke verbunden ist; wobei das Substrat eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei das Substrat einen ersten Verbindungsbereich zwischen dem Substrat und der Halbleitervorrichtung und bezüglich der Halbleitervorrichtung sowie einen zweiten Verbindungsbereich zwischen dem Substrat und der Wärmesenke und bezüglich der Wärmesenke aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.A semiconductor module comprising: a semiconductor device that is a heat source; a heat sink that receives heat from the semiconductor; and an opposing surface substrate connected to the semiconductor device on one of the opposite surfaces and connected to the heat sink on the other of the opposing surfaces for transferring the heat from the semiconductor device to the heat sink; wherein the substrate comprises a device with high thermal conductivity and a device with low expansion capability, which is arranged at a position facing the semiconductor device and is buried in the device with high thermal conductivity; and wherein the substrate has a first connection area between the substrate and the semiconductor device and with respect to the semiconductor device and a second connection area between the substrate and the heat sink and with respect to the heat sink, wherein the second connection area is more extensive than the first connection area. Substrat mit gegenüberliegenden Oberflächen, das mit einer Halbleitervorrichtung als Wärmequelle auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, und das mit einer Wärmesenke auf der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, die Wärme von der Halbleitervorrichtung zum Übertragen der Wärme von der Halbleitervorrichtung zur Wärmesenke empfängt, wobei das Substrat eine Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit und eine Einrichtung mit geringer Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei das Substrat einen ersten Verbindungsbereich zwischen dem Substrat und der Halbleitervorrichtung und bezüglich der Halbleitervorrichtung sowie einen zweiten Verbindungsbereich zwischen dem Substrat und der Wärmesenke und bezüglich der Wärmesenke aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Substrate with opposite Surfaces, that with a semiconductor device as a heat source on one of the opposite surfaces is connected, and that with a heat sink on the other of the opposite surfaces is connected to the heat from the semiconductor device for transferring heat from the semiconductor device for heat sink receives in which the substrate is a device with high thermal conductivity and a device with little expandability comprises at a position facing the semiconductor device arranged and buried in the device with high thermal conductivity; and in which the substrate has a first connection region between the substrate and the semiconductor device and with respect to the semiconductor device and a second connection area between the substrate and the heat sink and regarding the heat sink The second connection area is more extensive than that first connection area is. Halbleitermodul, mit: einem Substrat, das eine Wärmequelle ist; einer Wärmesenke, die Wärme von dem Substrat empfängt; und einer Wärmeverteilungseinrichtung mit gegenüberliegenden Oberflächen, die mit dem Substrat auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, und die mit der Wärmesenke auf der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen zur Übertragung der Wärme von dem Substrat auf die Wärmesenke verbunden ist; wobei die Wärmeverteilungseinrichtung eine Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit und eine Einrichtung mit einer geringen Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer dem Substrat zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei die Wärmeverteilungseinrichtung einen ersten Verbindungsbereich zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat und bezüglich des Substrates sowie einen zweiten Verbindungsbereich zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und der Wärmesenke und bezüglich der Wärmesenke aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Semiconductor module, with: a substrate that is a heat source is; a heat sink, the heat receives from the substrate; and a heat distribution device with opposite Surfaces, which bonded to the substrate on one of the opposite surfaces and the one with the heat sink on the other the opposite surfaces for transmission of warmth from the substrate to the heat sink connected is; the heat distribution device a device with a high thermal conductivity and a device with a low expansion capacity, arranged at a position facing the substrate and in the device with high thermal conductivity is buried; and wherein the heat distribution device a first connection area between the heat distribution device and the substrate and the Substrate and a second connection area between the heat distribution device and the heat sink and regarding which has a heat sink, wherein the second connection area is more extensive than the first connection area is. Wärmeverteilungseinrichtung mit gegenüberliegenden Oberflächen, die mit einem Substrat als Wärmequelle auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, und die mit einer Wärme von dem Substrat empfangenden Wärmesenke auf der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen verbunden ist, um die Wärme von dem Substrat auf die Wärmesenke zu übertragen, wobei die Wärmeverteilungseinrichtung eine Einrichtung mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sowie eine Einrichtung mit einer geringen Ausdehnungsfähigkeit umfasst, die an einer der Halbleitervorrichtung zugewandten Position angeordnet und in der Einrichtung mit hoher Wärmeleitfähigkeit vergraben ist; und wobei die Wärmeverteilungseinrichtung einen ersten Verbindungsbereich zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und dem Substrat und bezüglich dem Substrat sowie einen zweiten Verbindungsbereich zwischen der Wärmeverteilungseinrichtung und der Wärmesenke und bezüglich der Wärmesenke aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich ausgedehnter als der erste Verbindungsbereich ist.Heat distribution facility with opposite Surfaces, the one with a substrate as a heat source connected on one of the opposite surfaces and with a warmth of the heat sink receiving the substrate on the other the opposite Surfaces connected is about the heat from the substrate to the heat sink transferred to, in which the heat distribution device a device with a high thermal conductivity and a device with a low expansion capacity, arranged at a position facing the semiconductor device and is buried in the high thermal conductivity device; and in which the heat distribution device a first connection area between the heat distribution device and the substrate and with respect to that Substrate and a second connection area between the heat distribution device and the heat sink and regarding which has a heat sink, wherein the second connection area is more extensive than the first connection area is.
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